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從波音787故障看電動汽車的“安全性”和“附加值”

2013年03月06日08:20    來源:人民網-財經頻道

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無法復航的波音787客機

美國著名飛機制造商波音公司著眼未來而開發的波音787客機自從2011年11月投入運營以來,故障接連不斷。進入2013年,由於制動器故障、電池起火、燃油泄漏、潤滑油泄漏等故障相繼發生,波音787客機如今已全部停飛。

日本航空公司(JAL)運營的波音787在美國波士頓洛根國際機場發生的電池起火事故,全日空公司(ANA)運營的波音787從日本山口縣宇部機場起飛后,因電池冒煙和異味而緊急迫降的事故,更是成為重點調查對象。

2月13日,有報道稱,由於未查明造成停飛的電池故障的原因,波音公司將採取臨時應對措施。該公司正在考慮使用鈦材料,增加鋰離子電池容器的強度,以防止在電池組過熱的情況下出現發熱、著火及有害化學物質外泄。同月15日,波音公司的競爭對手、歐洲著名飛機制造商空中客車公司(Airbus)作出決定,正在開發的世界上最先進的中型客機A350將不配備鋰離子電池。

如今已然成為眾矢之的的鋰離子電池已經廣泛應用於筆記本電腦、手機和電動汽車等產品之中。因為容量大,鋰離子電池是高科技產品的必備部件,但是,由於使用的材料是高活性物質,個人電腦、電動汽車的電池起火事故早已有之。在B787客機投入運營之前,就已有意見指出,飛機使用鋰離子電池具有危險性。

革新技術波音787客機及其價值鏈

電池的故障並不能抹滅波音787客機具有的劃時代意義。通過採用碳纖維強化塑料來減輕機體重量,以及使發動機啟動和空調等實現電動化,推動飛機的燃效得到了大幅提升。其原理與汽油車向電動化發展,成為混合動力車和純電動汽車,以降低汽油消費十分相似。

提高燃效之后,波音787作為中型客機,也能夠開通從日本直飛美國東海岸和歐洲的航線,而在此之前,這些航線隻能由大型客機飛行。波音787客機不僅給原來虧本的航線賦予了生機,還能夠符合歐洲嚴格的二氧化碳減排標准。

包括三菱重工業公司、富士重工業公司在內,日本有很多企業在為波音787客機提供部件。日本企業的部件比率高達35%(在美國以外的國家中居首),發生故障的鋰離子電池出自杰士湯淺公司。波音787客機這一革新性產品的開發雖然是成品企業(波音)與部件企業(約70家企業參與開發)的合作,但近年來,二者的關系出現了很大的改變。理解這種改變的關鍵詞是價值鏈結構。

價值鏈是指某種產品的研究、開發、制造、流通、銷售等一系列過程(圖1)。部件企業負責價值鏈的上游,成品企業則負責下游。這裡的重點是二者的“定位”與“安全性保障”。

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兩種定位:“磨合型”與“模塊型”

按照價值鏈的結構,成品企業與部件企業的定位可以大致分為兩類,即“磨合型”與“模塊型”。

“磨合型”是指“成品企業與部件企業之間檢驗關鍵技術和部件的相互依存關系,對技術和部件進行改進的方法”。

磨合型的制造過程復雜,因此,企業之間必須不斷溝通,對方向進行調整。傳統型飛機和汽油車的制造過程是磨合型的代表。

而“模塊型”則是“組合現有技術和部件制造成品的方法”。這種方法把功能與部件一一對應,將制造過程的“分塊化”,成品企業與部件企業之間無需進行細致的磨合。模塊型的代表可舉個人電腦和手機等數字產品,以及波音787客機的制造過程。

模塊型是將設計塊拼湊起來,便於大量生產以及向低薪國家轉移生產,能夠壓縮產品的成本。因此,飛機和汽車領域都在向模塊型轉變。

在模塊型代表之一的個人電腦行業,操作系統和半導體芯片企業如今比成品企業實力更強,行業的附加值已經從成品企業轉移到了部件企業。有看法認為,隻要是從磨合型向模塊型發展的行業,都會走與個人電腦行業一樣的道路,情況是否果真如此?

在這裡需要注意的是,“磨合型”與“模塊型”的區別只是相對的,二者之間並不存在嚴格的界線。也就是說,模塊型的制造過程不可能完全沒有磨合型的要素,而磨合型在某種程度上也需要設計的分塊化。

既然如此,那麼,剛一轉為模塊型,成品企業的地位就立即下降的概率並不算高。波音787客機上發生的鋰離子電池事故,似乎與電池本身的結構、與其他控制部件的連接、電壓加載的方式等有著復雜的關聯,因此,不僅成品企業與部件企業之間要進行磨合,二者與作為使用者的航空公司之間也需要進行磨合(圖2)。

磨合型與模塊型

日本經濟產業研究所

仍需磨合的飛機和汽油車的電動化

汽油車與純電動汽車的關系類似於傳統型飛機與波音787型客機的關系。汽油車由多達幾萬個部件制作而成,目前業內已形成金字塔型結構,豐田汽車公司、日產汽車公司等成品企業居於頂點,下面幾層是分包企業。

不過,電動汽車的部件數量比汽油車少,制造過程是比較簡單的模塊型生產。所以,有意見認為,與大型成品企業壟斷業界的汽油車生產不同,電池企業等部件廠商也可涉足電動汽車生產領域,制造汽車。

不過,從汽油車和電動汽車的制造工序來看,雖然分塊化的確在增多,但並不能稱之為革命性變化。大致來說,僅僅是汽油車發動機和變速箱的組裝工序變成了電動汽車電池、馬達及逆變器(將直流電轉換為交流電的裝置)的組裝工序。

汽油車也使用了大量電子部件,但電動汽車使用了更多的電子部件及電動馬達。因此,雖然是電動汽車,但檢查工序並不會大幅減少。

由於電動汽車實現了模塊化,制造工序變得較為簡單,因此設計、安全對策、磨合及品質管理反而變得更為復雜。東京大學研究生院經濟學研究科教授藤本隆宏教授將這一狀態表述為“組織能力與復雜化問題的相克”。

如上文所述,雖然波音787型客機及電動汽車實現了模塊化,但由成品企業提供附加值的情況並未改變。這是因為,對於用戶來說較為重要的乘坐舒適性、安全性及品牌隻有成品企業才能提供,而不是部件廠商。因為日本企業提供部件的比率較高,而將波音787型客機稱為“日之丸飛機”,這非常不符合現實。

確保安全性是成品企業的責任

並且,飛機和汽車需要具備高度安全性,這也使成品企業承擔著重要的責任。飛機和汽車在公共空間及道路上高速移動,有可能墜落或者發生撞車事故。個人電腦和數字家電即使死機也不會造成很大影響,但如果飛機或電動汽車出現故障,就會造成乘客等死亡。

因此,需要進行產品架構(設計思想)重建、控制系統高度化及高水平的品質管理。汽車所需的高度安全性會提高新企業的進入門檻。並且,安全、燃效、噪聲及振動性能等必須符合比電氣產品更為嚴格的標准,否則就不能進行制造。對此有著大量的開發檢驗項目,企業需要具備相當強的資本力、經驗及技術。

決定革新性技術方向的是成品企業

就連在確保汽車安全性方面擁有豐富經驗的豐田,如今仍在為安全問題勞心勞力。從2009年到2010年,在北美及日本等地,都出現了豐田車大規模召回問題。

普銳斯及凱美瑞等多個車型在北美連續被召回,路透社稱,僅2009年1年,全球就召回了1100多萬輛豐田車。不過,豐田即便出現大規模召回也能採取相應的補救措施,但放在中小企業身上,很快就會堅持不下去。

對於電動汽車的安全性如今也存在著質疑。2011年11月,美國通用汽車公司的插電式混合動力車雪佛萊沃特(Chevrolet volt)的鋰離子電池在美國政府機構的設施中進行安全試驗時,突然起火。

起火並非是在對汽車進行沖撞后立即發生的,而是在碰撞試驗過了3周后發生的,這使事態變得更為復雜。由於事故的影響,2011年雪佛萊沃特的銷量比計劃低了25%。        雖然制造工序實現了模塊化,但僅憑這一點,未必能使部件廠商的實力迅速增強、成品企業提供的附加值下降。

安全性要求非常高的飛機及汽車領域更是這樣。就像波音787型這樣自主性較高、需要具備高度安全性的產品,承擔風險、提供附加值、獲得利益(承受損失)的不是部件廠商,而是成品企業波音公司。(日經能源環境網 供稿) 

(責任編輯:值班編輯、庄紅韜)

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